秦泰山

（山西三元煤業(yè)股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

1 概 況

三元煤業(yè)現(xiàn)開采3號(hào)煤層，開拓方式為立井開拓，單一水平開采，在煤礦中部沿南北方向布置膠輪、皮帶和回風(fēng)大巷。三元煤業(yè)4306回采工作面位于四采區(qū)，東為四采區(qū)準(zhǔn)備巷道，南為實(shí)體煤，西為礦井邊界，北為4302采空區(qū)。4306工作面主采3號(hào)煤層，厚度平均7.3 m，煤層傾角1°～11°，工作面標(biāo)高+507—+533 m，地面標(biāo)高+906—+911 m，可采走向長(zhǎng)度868 m，傾向長(zhǎng)189 m，面積164 052 m2。工作面地面位置東臨二廣高速公路、上秦村（已搬遷），南臨農(nóng)業(yè)耕地，西臨濁漳河和農(nóng)田，北臨農(nóng)業(yè)耕地。為了查明4306工作面勘探范圍內(nèi)煤層頂?shù)装迳舷旅簬r段富水性，保證工作面安全生產(chǎn)，提高開采效率，決定采用音頻電透視物探方法進(jìn)行探測(cè)，探查4306工作面頂?shù)装?～50 m、50～100 m及順層方向的含水情況。

2 探測(cè)方法技術(shù)原理

4306工作面需要探查工作面頂?shù)装鍘r層和工作面順層方向富水性異常的分布情況，目前常用的勘探方法主要有礦井高分辨電測(cè)深技術(shù)、礦井瞬變電磁技術(shù)及礦井音頻電穿透技術(shù)等。礦井音頻電穿透法（又稱音頻電透視法）屬于《煤礦防治水細(xì)則》重點(diǎn)推薦的煤礦防治水物探技術(shù)，是我國(guó)發(fā)展較快、探查回采工作面頂?shù)装逅茖W(xué)有效的礦井物探技術(shù)之一。該方法主要探查工作面頂?shù)装鍍?nèi)部的電性變化，對(duì)采長(zhǎng)較大的工作面還具有探測(cè)工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)正在向工作面頂、底板三維立體勘探方向發(fā)展，可立體勘探工作面頂、底板一定范圍內(nèi)含導(dǎo)水地質(zhì)構(gòu)造，顯示直觀，效果好。

由于地下各種巖（礦）石之間存在導(dǎo)電差異，會(huì)影響人工電場(chǎng)的分布形態(tài)。異常幅度、寬度與異常體的大小、異常體與圍巖的電性差異及距收發(fā)面的距離等有關(guān)。異常體規(guī)模（體積與含水強(qiáng)弱的綜合反映）越大、與圍巖的電性差異越大、距收發(fā)面距離越小，異常幅度就越大；反之則越小。圖1為有無異常體時(shí)電位測(cè)量曲線的比較示意圖。

圖1 工作面頂、底板低阻異常體探測(cè)曲線顯示Fig.1 Detection curve of low resistance abnormal body in roof and floor of working face

3 探測(cè)作業(yè)及技術(shù)措施

此次音頻電透視探測(cè)工作使用的儀器為福建華虹智能科技有限公司出品的YBT32型音頻電透視儀，該儀器由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)2個(gè)箱體組成。發(fā)射機(jī)在工作面一側(cè)巷道以一定頻率向地層中發(fā)射脈沖電信號(hào)，接收機(jī)在另一巷道一定區(qū)域接收電信號(hào)。根據(jù)之前三元煤業(yè)4301工作面的探測(cè)經(jīng)驗(yàn)，此次探測(cè)使用128 Hz和16 Hz頻率，90 V供電。井下音頻電穿透施工方式如圖2所示，在2個(gè)順槽內(nèi)同時(shí)作業(yè)，相對(duì)固定發(fā)射（供電）電極A1、A2，移動(dòng)測(cè)量電極M、N，對(duì)工作面進(jìn)行以發(fā)射點(diǎn)為中心的扇形掃描，達(dá)到探測(cè)工作面內(nèi)部導(dǎo)、含水構(gòu)造的目的。

此次勘探的4306工作區(qū)域運(yùn)輸順槽1 200 m，回風(fēng)順槽1 200 m，切眼寬189 m。測(cè)點(diǎn)布置以切眼為起點(diǎn)，以10 m為點(diǎn)距，在4306運(yùn)輸順槽布置121個(gè)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)依次為0～120號(hào)；在4306回風(fēng)順槽同樣布置121個(gè)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)依次為0～120號(hào)。發(fā)射（供電）點(diǎn)距50 m，運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽各25個(gè)發(fā)射點(diǎn)，共計(jì)50個(gè)。

4 4306工作面富水異常分析

4.1 頂板富水異常區(qū)

以工作面運(yùn)輸順槽切眼處為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，異常位置的描述依此坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行。圖3（a）為頂板128Hz工作頻率探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果圖，共圈定1處高視電導(dǎo)率異常（編號(hào)為YC1），該異常位于工作面內(nèi)，距離0號(hào)探測(cè)690～715 m，距離回風(fēng)順槽9～45 m，面積約770 m2，異常呈橢圓狀分布，異常范圍較小、強(qiáng)度較低。該工作頻率主要反映頂板上0～50 m層段地層地電特征，綜合分析該異常為煤層頂板0～50 m層段砂巖裂隙水所致，富水性弱。圖3（b）為頂板16 Hz工作頻率探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果圖，共圈定1處高視電導(dǎo)率異常（編號(hào)為YC1），該異常位于工作面內(nèi)，距離0號(hào)探測(cè)點(diǎn)695～735 m，距離回風(fēng)順槽9～61 m，面積約1 500 m2，異常呈橢圓狀分布，異常范圍較小、強(qiáng)度較低。該工作頻率主要反映頂板50~100 m層段附近地層地電特征，綜合分析煤層頂板50~100 m層段范圍內(nèi)砂巖裂隙水所致，富水性弱。

圖3 4306工作面頂板視電導(dǎo)率異常成果Fig.3 Results of roof apparent conductivity abnormal area of No.4306 Face

4.2 順層方向富水異常區(qū)

圖4為順層探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果圖，共圈定1處高視電導(dǎo)率異常（編號(hào)為YC1），該異常位于工作面內(nèi)，距離0號(hào)探測(cè)點(diǎn)620～660 m，距離回風(fēng)順槽0～34 m，面積約1 200 m2，異常呈半橢圓狀分布，異常范圍較小、強(qiáng)度較低，綜合分析煤層中存在裂隙水所致，富水性弱。

圖4 4306工作面順層探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果Fig.4 Results of bedding detection apparent conductivity abnormal area of No.4306 Face

4.3 底板富水異常區(qū)

圖5（a）為底板128 Hz工作頻率探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果圖，整體視電導(dǎo)率值較均一，強(qiáng)度低，未劃分異常區(qū)。該工作頻率主要反映底板下0～50 m層段地層地電特征，綜合分析煤層底板0～50 m層段內(nèi)砂巖富水性很弱。圖5（b）為底板16 Hz工作頻率探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果圖，整體視電導(dǎo)率值較均一，強(qiáng)度低，未劃分異常區(qū)。該工作頻率反映底板50～100 m層段附近地層地電特征，綜合分析煤層底板50～100 m層段砂巖富水性較弱。

圖5 4306工作面底板探測(cè)視電導(dǎo)率異常成果Fig.5 Results of floor apparent conductivity abnormal area of No.4306 Face

5 音頻電透視探測(cè)成果綜合分析

綜合對(duì)比上述探測(cè)成果，并結(jié)合礦方資料綜合分析，圈定1處電性異常區(qū)，如圖6所示。

圖6 4306工作面音頻電透視探測(cè)綜合成果圖Fig.6 Geological interpretation of comprehensive results of audio electric perspective detection in No.4306 Face

YC1異常區(qū)在頂板128 Hz、16 Hz頻率探測(cè)中圈定，異常位于工作面靠近回風(fēng)順槽，橫向距切眼約620～735 m處，縱向距離回風(fēng)順槽0～61 m，呈橢圓狀分布，影響面積約4 200 m2，強(qiáng)度較低，工作面頂板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、各粒級(jí)砂巖，在回風(fēng)順槽該異常附近存在頂板滴淋水現(xiàn)象，綜合分析認(rèn)為該異?？赡転轫敯迳皫r裂隙水所致，富水性弱。在頂板128 Hz視電導(dǎo)率等值線圖中靠近切眼距離回風(fēng)順槽約20 m存在小區(qū)域異常區(qū)，結(jié)合已知地質(zhì)資料分析認(rèn)為是DX8陷落柱影響，范圍太小，不做成果地質(zhì)解釋。

6 結(jié) 論

（1）使用音頻電透視技術(shù)探測(cè)了三元煤業(yè)4306工作面頂?shù)装?～100 m和順煤層方向的異常分布特征，通過數(shù)據(jù)處理分析解釋，圈定1處視電導(dǎo)率異常區(qū)域（YC1），解釋為頂板砂巖裂隙水，建議對(duì)該異常進(jìn)行工程驗(yàn)證，查明其賦水特征并揭示異常本質(zhì)。若異常處賦水較多，有明顯的涌水補(bǔ)給，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行疏放。

（2）此次研究得到的頂?shù)装甯凰惓^(qū)相關(guān)結(jié)論是根據(jù)音頻電透視探測(cè)結(jié)果，并結(jié)合相關(guān)水文地質(zhì)資料分析而來，所采用的資料局限于一定范圍內(nèi)地層的水文條件，所得結(jié)論具有一定的局限性且受到測(cè)區(qū)外的含水構(gòu)造的發(fā)育、補(bǔ)給源、采煤方法、回采速度等諸多因素影響。建議回采期間加強(qiáng)水文地質(zhì)觀測(cè)及資料收集，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)反饋給有關(guān)主管部門，以便及時(shí)采取防治水技術(shù)措施，確保生產(chǎn)安全。